CN116594426A - 一种变电站无人机巡检航线规划方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机巡检技术领域，公开了一种变电站无人机巡检航线规划方法及***，其中方法包括：获取巡检区域内变电站的三维点云数据，并根据设备间隔在所述三维点云数据中将所述变电站划分为若干个子区域；提取所述三维点云数据中各个子区域内的巡检点位，并基于所述巡检点位生成对应的航点；根据所述航点规划各个子区域的区域内航线和区域内安全通道，并根据所有子区域的所述区域内安全通道规划各个子区域间的跨区域安全通道；根据所述跨区域安全通道、各个子区域内的所述区域内安全通道和所述区域内航线，生成巡检航线模型数据；根据所述巡检航线模型数据及所述变电站的巡检计划，生成动态巡检航线，本发明巡检方式灵活且效率高。

Description

一种变电站无人机巡检航线规划方法及***

技术领域

本发明涉及无人机巡检技术领域，特别是涉及一种变电站无人机巡检航线规划方法及***。

背景技术

随着电力企业的快速发展和各种新技术的迭代，变电站巡检工作也逐渐从人工转变为无人化智能巡检，越来越多的变电站通过摄像头、机器人以及无人机等设备实现变电站的远程智能巡检。

常规的变电站无人机巡检的方法是对整个变电站进行自主巡检航线规划，按照无人机续航时间和变电站的区域将整个站划分为若干个巡检区域，每个巡检区域对应一条航线数据，航线数据主要是由对该巡检区域的所有巡检拍摄航点数据按顺序连接组成。变电站无人机巡检后端***下发任务时，需选择一条或若干条航线数据，无人机则依据所选航线，依次对航线对应的区域进行自主巡检作业。然而在执行无人机特殊巡任务过程中，存在着对航线中部分点位巡检的需求，基于飞行安全的考虑，当前的变电站无人机巡检作业方法通常是通过对包含点位的航线的完整飞行来实现部分点位的巡检，该方法作业效率低，且不够灵活。

发明内容

本发明提供一种变电站无人机巡检航线规划方法及***，解决现有技术中通过对包含点位的航线完整飞行以实现部分点位巡检的不合理现象，且作业效率低也不够灵活的问题。

为解决上述技术问题，本发明第一方面提供一种变电站无人机巡检航线规划方法，包括：

获取巡检区域内变电站的三维点云数据，并根据设备间隔在所述三维点云数据中将所述变电站划分为若干个子区域；

提取所述三维点云数据中各个子区域内的巡检点位，并基于所述巡检点位生成对应的航点；

根据所述航点规划各个子区域的区域内航线和区域内安全通道，并根据所有子区域的所述区域内安全通道规划各个子区域间的跨区域安全通道；

根据所述跨区域安全通道、各个子区域内的所述区域内安全通道和所述区域内航线，生成巡检航线模型数据；

根据所述巡检航线模型数据及所述变电站的巡检计划，生成动态巡检航线。

进一步地，提取所述三维点云数据中各个子区域内的巡检点位，并基于所述巡检点位生成对应的航点，包括：

通过三维点云分割算法提取所述三维点云数据中各个子区域内目标设备的空间三维坐标和属性信息，所述属性信息包括主设备名称、设备名称、部件名称和相位信息；

根据所述目标设备的空间三维坐标和属性信息生成所述巡检点位；

基于预设拍摄距离规划所述巡检点位对应的航点；所述航点为拍摄航点，每个拍摄航点对应一个或多个所述巡检点位。

进一步地，根据所述航点规划各个子区域的区域内航线，包括：

按照最短路径原则，将每个子区域内的航点进行连线；

判断相邻航点连线与子区域内的所有设备是否处于安全距离；

若是，则将每个子区域内所有相邻航点之间的连线作为对应子区域的区域内航线；

若否，则添加辅助航点以对相邻航点之间的连线进行更新，并将更新后的连线作为对应子区域的区域内航线。

进一步地，根据所述航点规划各个子区域的区域内安全通道，包括：

对每个子区域的区域内航线进行航线安全检查；

若检查结果不合格，对不合格子区域的区域内航线进行编辑，并再次进行航线安全检查；

若检查结果合格，根据合格子区域的区域内航线和子区域内所有设备高度生成对应子区域的区域内安全通道。

进一步地，对每个子区域的区域内航线进行航线安全检查，包括：

通过空间分析算法计算每个子区域的区域内航线与子区域内所有设备之间的距离；

判断所述距离是否小于预设安全阈值；若是，则检查结果不合格；

若否，则检查结果合格。

进一步地，根据所有子区域的所述区域内安全通道规划各个子区域间的跨区域安全通道，包括：

统计所有子区域的区域内安全通道中所含航点的高度，并在最高航点的高度基础上增加预设高度作为所述跨区域安全通道中所有航点的高度；所述跨区域安全通道对应每个子区域有两个航点；

将各个子区域的区域内安全通道的首尾航点的平面坐标作为所述跨区域安全通道对应每个子区域的两个航点的平面坐标；

按照子区域分布将所述跨区域安全通道中所有航点依次连接，生成跨区域安全通道。

进一步地，根据所述巡检航线模型数据及所述变电站的巡检计划，生成动态巡检航线，包括：

根据所述变电站的巡检计划，在所述巡检航线模型数据中选取若干个巡检点位；

将选取的若干个巡检点位所属子区域沿所述跨区域安全通道进行排序，并对位于同一子区域内被选的巡检点位沿对应子区域的区域内安全通道进行排序；

从所述跨区域安全通道开始飞行，在到达第一子区域时，按顺序对所述第一子区域内被选的巡检点位进行巡检，直至巡检完所述第一子区域内所有被选的巡检点位，继续沿所述跨区域安全通道飞行，并按顺序对第二子区域内被选的巡检点位进行巡检；

直至遍历巡检完所有的子区域，统计飞行路线，并生成动态巡检航线。

进一步地，在到达第一子区域之后，包括：

从所述跨区域安全通道下降至所述第一子区域的区域内安全通道飞行；并在到达所述第一子区域的第一巡检点位在所述第一子区域的区域内安全通道的对应位置时，从所述第一子区域的区域内安全通道下降至所述第一子区域的第一巡检点位所在的区域内航线进行巡检。

进一步地，按顺序对所述第一子区域内被选的巡检点位进行巡检，包括：

判断所述第一子区域内的第一巡检点位与第二巡检点位是否相邻，

若是，则在结束所述第一巡检点位的巡检任务后，直接飞行至所述第二巡检点位进行巡检；

若否，则在结束所述第一巡检点位的巡检任务后，飞行至所述第一子区域的区域内安全通道，并在到达所述第二巡检点位在所述第一子区域的区域内安全通道的对应位置时，下降至所述第二巡检点位所在的区域内航线进行巡检；

按照顺序对所述第一子区域内被选的巡检点位进行判断，并根据判断结果对巡检点位进行巡检，直至遍历巡检完所述第一子区域内所有被选的巡检点位。

本发明第二方面提供一种变电站无人机巡检航线规划***，包括：

子区域划分模块，用于获取巡检区域内变电站的三维点云数据，并根据设备间隔在所述三维点云数据中将所述变电站划分为若干个子区域；

对应航点生成模块，用于提取所述三维点云数据中各个子区域内的巡检点位，并基于所述巡检点位生成对应的航点；

区域航线规划模块，用于根据所述航点规划各个子区域的区域内航线和区域内安全通道，并根据所有子区域的所述区域内安全通道规划各个子区域间的跨区域安全通道；

模型数据生成模块，用于根据所述跨区域安全通道、各个子区域内的所述区域内安全通道和所述区域内航线，生成巡检航线模型数据；

动态航线生成模块，用于根据所述巡检航线模型数据及所述变电站的巡检计划，生成动态巡检航线。

与现有技术相比，本发明实施例的有益效果在于：

本发明提供一种变电站无人机巡检航线规划方法及***，在对巡检区域内变电站进行区域划分后，合理规划各个子区域内的区域内航线和区域内安全通道，以及，各个子区域之间的跨区域安全通道，并以此生成巡检航线模型数据，使得无人机在执行巡检任务时，可根据巡检计划在巡检航线模型数据中选取巡检点位，并生成动态巡检航线，打破了现有技术中通过对包含点位的航线完整飞行以实现部分点位巡检的不合理现象，使得无人机在作业时可支持基于多点位自由组合的巡检，提高了无人机的作业效率，且巡检路线的生成方式也更加灵活。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明某一实施例提供的一种变电站无人机巡检航线规划方法的流程图；

图2是本发明某一实施例提供的某一变电站分区示意图；

图3是本发明另一实施例提供的巡检航线模型数据示意图；

图4是本发明某一实施例提供的巡检航线模型数据实例图；

图5是本发明又一实施例提供的一种变电站无人机巡检航线模型数据生成方法的流程图；

图6是本发明某一实施例提供的一种变电站无人机动态巡检航线生成方法的流程图；

图7是本发明某一实施例提供的一种变电站无人机巡检航线规划***的装置图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。

应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在一实施例中，如图1所示，本发明第一方面提供一种变电站无人机巡检航线规划方法，包括：

S111、获取巡检区域内变电站的三维点云数据，并根据设备间隔在三维点云数据中将变电站划分为若干个子区域；

具体的，巡检区域内变电站的三维点云数据可通过激光雷达扫描或视觉图像建模的方式来获取，且该数据需包含精确的绝对地理位置坐标信息，并能够描述完整的变电站设备和环境空间信息。同时，还要求三维点云数据完整且精度高，数据完整的标准是变电站内设备及环境的空间三维点云与真实情况基本套合且无缺失，精度标准是平面和高程精度应在10cm以内。某一变电站分区示意图如图2所示，该图按照设备间隔进行区域划分，如果划分后的子区域范围较大，则可根据平面范围或上下层继续划分，将其拆分为两个或多个子区域，确保后续巡检应用的灵活。划分的原则通常是要求一个子区域的区域内航线数据可通过无人机的一个架次巡检完成，以便于常规的按子区域巡检的作业方式。

S112、提取三维点云数据中各个子区域内的巡检点位，并基于巡检点位生成对应的航点；

在一具体实施例中，步骤S112包括：

通过三维点云分割算法提取三维点云数据中各个子区域内目标设备的空间三维坐标和属性信息，属性信息包括主设备名称、设备名称、部件名称和相位信息；

根据目标设备的空间三维坐标和属性信息生成巡检点位；

基于预设拍摄距离规划巡检点位对应的航点；航点为拍摄航点，每个拍摄航点对应一个或多个巡检点位。

具体的，目标设备即为子区域内的各个巡检设备，在规划每个巡检点为对应的航点时，预设拍摄距离要依据变电站内不同电压等级相应规范设定，且允许同一个拍摄航点对应多个巡检点位，即在同一个拍摄航点通过不同的机头方向和云台角度实现多个巡检点位的拍摄。拍摄航点的设置使得一架无人机即可实现一个或多个巡检点位的拍摄巡检，节约资源的同时还可避免巡检线路重复，提升巡检效率。

S113、根据航点规划各个子区域的区域内航线和区域内安全通道，并根据所有子区域的区域内安全通道规划各个子区域间的跨区域安全通道；

在一具体实施例中，步骤S113中根据航点规划各个子区域的区域内航线，包括：

按照最短路径原则，将每个子区域内的航点进行连线；

判断相邻航点连线与子区域内的所有设备是否处于安全距离；

若是，则将每个子区域内所有相邻航点之间的连线作为对应子区域的区域内航线；

若否，则添加辅助航点以对相邻航点之间的连线进行更新，并将更新后的连线作为对应子区域的区域内航线。

具体的，各个子区域的区域内航线主要由航点数据及其之间连线组成，航点数据之间具备顺序，航点数据主要包括空间三维地理位置坐标、拍摄角度、传感器成像参数以及对应的巡检点位信息等；区域内航线中航点连接的顺序即为航点顺序，航点总数量最多不超过200个，如果超限，则将该子区域划分为两个子区域。按照最短路径原则将航点进行连线，并添加必要的辅助航点，拍摄航点和辅助航点统称为航点，确保相邻航点连线与所有设备保持足够的安全距离。每个航点在区域内航线内只允许连接一次，辅助航点可能与非相邻的拍摄航点空间坐标相同。区域内航线与子区域内的各个设备之间的距离要保持在安全距离范围内，以保证无人机在子区域内执行巡检任务时的安全。

在一具体实施例中，步骤S113中根据航点规划各个子区域的区域内安全通道，包括：

对每个子区域的区域内航线进行航线安全检查；

若检查结果不合格，对不合格子区域的区域内航线进行编辑，并再次进行航线安全检查；

若检查结果合格，根据合格子区域的区域内航线和子区域内所有设备高度生成对应子区域的区域内安全通道。

具体的，区域内安全通道用于子区域内任意航点之间飞行的安全通道，区域内安全通道的两端与跨区域安全通道连接，变电站的每一个巡检区域都有一个区域内安全通道，该通道由若干空间三维航点及其连线组成。在每个子区域内所有航点的正上方创建一条航线，航线内所有航点的高度相同，该高度必须高于当前区域内所有设备及区域内航线高度5米以上，该航线即为该区域的区域内安全通道。其中，对航线进行编辑的方式主要包括：修改拍摄航点位置、增加辅助点、调整辅助点位置以及修改航线连接顺序等。区域内安全通道的设置使得无人机在执行巡检任务时跨航点飞行便捷的同时还保证了安全。

在一具体实施例中，对每个子区域的区域内航线进行航线安全检查，包括：

通过空间分析算法计算每个子区域的区域内航线与子区域内所有设备之间的距离；

判断距离是否小于预设安全阈值；若是，则检查结果不合格；

若否，则检查结果合格。

具体的，在创建区域内安全通道时，需要对该子区域内的区域内航线进行检查，对于检查合格的子区域，即如果不存在航线与设备及环境三维点云数据之间的距离小于预设安全阈值的情况，则根据区域内航线所有航点的平面坐标和区域内所有设备的高度自动生成区域内安全通道。在对子区域内的航线进行规划时，不仅在连接区域内航线时要注意空间安全问题，在规划区域内安全通道时也要进行空间安全检查，多层空间安全保障，使得巡检航线模型数据在构建时充分注重安全，为后续无人机执行巡检任务也提供了安全保障。

在一具体实施例中，步骤S113中根据所有子区域的区域内安全通道规划各个子区域间的跨区域安全通道，包括：

统计所有子区域的区域内安全通道中所含航点的高度，并在最高航点的高度基础上增加预设高度作为跨区域安全通道中所有航点的高度；跨区域安全通道对应每个子区域有两个航点；

将各个子区域的区域内安全通道的首尾航点的平面坐标作为跨区域安全通道对应每个子区域的两个航点的平面坐标；

按照子区域分布将跨区域安全通道中所有航点依次连接，生成跨区域安全通道。

具体的，跨区域安全通道用于跨子区域飞行的安全通道，每一个变电站都有一个跨区域安全通道，该通道由若干空间三维航点及其连线组成。其中，预设高度优选为五米。跨区域内安全通道的设置使得无人机在执行巡检任务时跨各个子区域飞行便捷的同时还保证了安全。

S114、根据跨区域安全通道、各个子区域内的区域内安全通道和区域内航线，生成巡检航线模型数据；

具体的，巡检航线模型数据示意图及巡检航线模型数据实例图分别如图3、图4所示，区域内安全通道的航点数量和区域内航线的航线数量是一致的，区域内安全通道的航点是在区域内航线的航点基础上将高度拔高到区域内的固定安全值G，G大于该子区域内所有航点的高程Z，平面位置保持不变，跨区域安全通道与每个子区域对应两个航点，两个航点是在区域内安全通道首点和尾点的基础上将高程拔高到变电站内的固定安全值H，H>G，跨区域安全通道的总航点数量是区域数量的两倍。

区域内航线的航点可以与其所属子区域内航线的相邻航点连接，包括相邻上一个航点和相邻下一个航点，区域内安全通道的航点可以与区域内安全通道的相邻航点连接，包括相邻上一个航点和相邻下一个航点，同时区域内航线的航点可以与对应的(平面位置相同)区域内安全通道的航点连接，区域内安全通道的首尾航点可以与对应的(平面位置相同)跨区域安全通道航点连接。跨区域安全通道与一个子区域对应的两个航点可连接，跨区域安全通道在相邻子区域的航点可任意连接，通常根据最短路径原则连接。

如图5所示，巡检航线模型数据生成流程具体包括：

(1)三维点云数据采集；

(2)变电站区域划分；

(3)区域内巡检点位采集；

(4)区域内拍摄航点生成；

(5)区域内航线规划；

(6)航线安全检查；

(7)若不符合安全标准，区域内航线编辑，编辑后返回(6)；

(8)若符合安全标准，规划区域内安全通道，规划完成后，自动切换到下一个子区域的流程(3)进行区域内巡检点位采集，直至完成所有子区域的区域内安全通道规划；

(9)跨区域安全通道规划；

(10)生成巡检航线模型数据。

S115、根据巡检航线模型数据及变电站的巡检计划，生成动态巡检航线；

在一具体实施例中，步骤S115包括：

根据变电站的巡检计划，在巡检航线模型数据中选取若干个巡检点位；

将选取的若干个巡检点位所属子区域沿跨区域安全通道进行排序，并对位于同一子区域内被选的巡检点位沿对应子区域的区域内安全通道进行排序；

从跨区域安全通道开始飞行，在到达第一子区域时，按顺序对第一子区域内被选的巡检点位进行巡检，直至巡检完第一子区域内所有被选的巡检点位，继续沿跨区域安全通道飞行，并按顺序对第二子区域内被选的巡检点位进行巡检；

直至遍历巡检完所有的子区域，统计飞行路线，并生成动态巡检航线。

具体的，根据变电站的巡检计划，可在巡检航线模型数据中选取若干个适当的巡检点位，并按其所属子区域进行排序，并按照顺序对各个子区域中被选的巡检点位进行巡检任务，打破了现有技术中通过对包含点位的航线完整飞行以实现部分点位巡检的不合理现象，本发明的技术方案支持基于多点位自由组合的巡检，提高了无人机的作业效率，且巡检路线的生成方式也更加灵活。

在一具体实施例中，步骤S115中在到达第一子区域之后，包括：

从跨区域安全通道下降至第一子区域的区域内安全通道飞行；并在到达第一子区域的第一巡检点位在第一子区域的区域内安全通道的对应位置时，从第一子区域的区域内安全通道下降至第一子区域的第一巡检点位所在的区域内航线进行巡检。

具体的，在巡检作业时，到达第一子区域后，通过第一子区域的区域内安全通道进行飞行线路的调整，通过区域内安全通道可顺利的从跨区域安全通道转移至区域内安全航线，不需运维人员设计航线，可实现自动转换，不仅保证巡检安全，还大大提高了工作效率。

在一具体实施例中，步骤S115中按顺序对第一子区域内被选的巡检点位进行巡检，包括：

判断第一子区域内的第一巡检点位与第二巡检点位是否相邻，

若是，则在结束第一巡检点位的巡检任务后，直接飞行至第二巡检点位进行巡检；

若否，则在结束第一巡检点位的巡检任务后，飞行至第一子区域的区域内安全通道，并在到达第二巡检点位在第一子区域的区域内安全通道的对应位置时，下降至第二巡检点位所在的区域内航线进行巡检；

按照顺序对第一子区域内被选的巡检点位进行判断，并根据判断结果对巡检点位进行巡检，直至遍历巡检完第一子区域内所有被选的巡检点位。

具体的，在对第一子区域进行巡检时，由于被选的巡检点位属于同一子区域的可能有多个，因此，需对同一子区域内被选的巡检点为进行判断，两两相邻的话可直接飞至进行巡检，若不相邻，则需要通过第一子区域的区域内安全通道进行区域内航线的变换。

本发明的动态巡检航线是基于巡检航线模型数据生成的任意点位组合巡检作业路线，具体流程如下：

无人机首先从跨区域安全通道开始飞行，平面位置上飞到某一个有巡检点位的子区域时，从跨区域安全安全通道下降飞到子区域的区域内安全通道；

在区域内安全通道内，平面位置上飞到某一个巡检点位时，从区域内安全通道下降飞到具体的巡检点位，如果该巡检点位与下一个点位在区域内航线内相邻，则继续飞到下一个点位巡检，直到没有相邻的巡检点位时，则上升飞回到区域内安全通道继续飞行，到下一个巡检点位的平面位置时按同样规则巡检点位，迭代该过程，直至子区域内所有点位巡检完成；

这一子区域内所有巡检点位巡检完成后，无人机从区域内安全通道上升飞回到跨区域安全通道内继续飞行，到下一个有巡检点位的子区域时，按同样规则巡检子区域内所有航点，迭代该过程，直至所有子区域巡检完成。

在另一实施例中，如图6所示，动态巡检航线生成流程具体包括：

S1：对选中的巡检点位按子区域进行分析，包括子区域分组、航点对应和排序，即将一个子区域内的巡检点位对应的航点按照子区域内航线航点先后顺序进行排序存储；

S2：设置子区域的序号M为1；

S3：航线连接到跨区域安全通道第2M-1个航点；

S4：判断当前航点对应的子区域是否有选中的巡检点位，如果是则跳转到S5，如果否则跳转到S15；

S5：则设置子区域内航点序号N为1；

S6：连接到第M个子区域的区域内安全通道中第N个航点；

S7：判断区域内航线第N个航点是否为选中点位，如果是则跳转到S8，如果否则跳转到S13；

S8：连接到区域内航线第N个航点；

S9：判断区域内航线第N+1个航点是否为选中点位，如果是则跳转到S8，如果否则跳转到S11；

S10：连接到第M个区域内安全通道第N个航点，跳转到S12；

S11：区域内航点序号N自加1，跳转到S8；

S12：区域内航点序号N自加1，跳转到S14；

S13：区域内航点序号N自加1；

S14：判断N是否大于该区域内航线航点总数量，如果是则跳转到S15，如果否则跳转到S16；

S15：连接到跨区域安全通道第2M个航点；

S16：子区域的序号M自加1；

S17：判断M是否大于该变电站子区域总数量，如果是则跳转到S18，如果否则跳转到S3；

S18：动态航线连接完成，流程结束。

本申请实施例中基于现有技术中通过对包含点位的航线完整飞行以实现部分点位巡检的不合理现象，且作业效率低也不够灵活的问题，设计了一种变电站无人机巡检航线规划方法，通过对巡检区域内变电站进行区域划分后，合理规划各个子区域内的区域内航线和区域内安全通道，以及，各个子区域之间的跨区域安全通道，并以此生成巡检航线模型数据，使得无人机在执行巡检任务时，可根据巡检计划在巡检航线模型数据中选取巡检点位，并生成动态巡检航线，打破了现有技术中通过对包含点位的航线完整飞行以实现部分点位巡检的不合理现象，使得无人机在作业时可支持基于多点位自由组合的巡检，提高了无人机的作业效率，且巡检路线的生成方式也更加灵活。

需要说明的是，虽然上述流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。

在另一实施例中，如图7所示，本发明第二方面提供一种变电站无人机巡检航线规划***，包括：

子区域划分模块10，用于获取巡检区域内变电站的三维点云数据，并根据设备间隔在三维点云数据中将变电站划分为若干个子区域；

对应航点生成模块20，用于提取三维点云数据中各个子区域内的巡检点位，并基于巡检点位生成对应的航点；

区域航线规划模块30，用于根据航点规划各个子区域的区域内航线和区域内安全通道，并根据所有子区域的区域内安全通道规划各个子区域间的跨区域安全通道；

模型数据生成模块40，用于根据跨区域安全通道、各个子区域内的区域内安全通道和区域内航线，生成巡检航线模型数据；

动态航线生成模块50，用于根据巡检航线模型数据及变电站的巡检计划，生成动态巡检航线。

需要说明的是，上述一种基于变电站无人机巡检航线规划***中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。关于一种变电站无人机巡检航线规划***的具体限定参见上文中对于一种变电站无人机巡检航线规划方法的限定，二者具有相同的功能和作用，在此不再赘述。

综上，本发明公开的一种变电站无人机巡检航线规划方法及***通过对巡检区域内变电站进行区域划分后，合理规划各个子区域内的区域内航线和区域内安全通道，以及，各个子区域之间的跨区域安全通道，并以此生成巡检航线模型数据，使得无人机在执行巡检任务时，可根据巡检计划在巡检航线模型数据中选取巡检点位，并生成动态巡检航线，打破了现有技术中通过对包含点位的航线完整飞行以实现部分点位巡检的不合理现象，使得无人机在作业时可支持基于多点位自由组合的巡检，提高了无人机的作业效率，且巡检路线的生成方式也更加灵活。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例直接相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。需要说明的是，上述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种变电站无人机巡检航线规划方法，其特征在于，包括：

获取巡检区域内变电站的三维点云数据，并根据设备间隔在所述三维点云数据中将所述变电站划分为若干个子区域；

提取所述三维点云数据中各个子区域内的巡检点位，并基于所述巡检点位生成对应的航点；

根据所述航点规划各个子区域的区域内航线和区域内安全通道，并根据所有子区域的所述区域内安全通道规划各个子区域间的跨区域安全通道；

根据所述跨区域安全通道、各个子区域内的所述区域内安全通道和所述区域内航线，生成巡检航线模型数据；

根据所述巡检航线模型数据及所述变电站的巡检计划，生成动态巡检航线。

2.根据权利要求1所述的一种变电站无人机巡检航线规划方法，其特征在于，所述提取所述三维点云数据中各个子区域内的巡检点位，并基于所述巡检点位生成对应的航点，包括：

通过三维点云分割算法提取所述三维点云数据中各个子区域内目标设备的空间三维坐标和属性信息，所述属性信息包括主设备名称、设备名称、部件名称和相位信息；

根据所述目标设备的空间三维坐标和属性信息生成所述巡检点位；

基于预设拍摄距离规划所述巡检点位对应的航点；所述航点为拍摄航点，每个拍摄航点对应一个或多个所述巡检点位。

3.根据权利要求1所述的一种变电站无人机巡检航线规划方法，其特征在于，所述根据所述航点规划各个子区域的区域内航线，包括：

按照最短路径原则，将每个子区域内的航点进行连线；

判断相邻航点连线与子区域内的所有设备是否处于安全距离；

若是，则将每个子区域内所有相邻航点之间的连线作为对应子区域的区域内航线；

若否，则添加辅助航点以对相邻航点之间的连线进行更新，并将更新后的连线作为对应子区域的区域内航线。

4.根据权利要求1所述的一种变电站无人机巡检航线规划方法，其特征在于，所述根据所述航点规划各个子区域的区域内安全通道，包括：

对每个子区域的区域内航线进行航线安全检查；

若检查结果不合格，对不合格子区域的区域内航线进行编辑，并再次进行航线安全检查；

若检查结果合格，根据合格子区域的区域内航线和子区域内所有设备高度生成对应子区域的区域内安全通道。

5.根据权利要求4所述的一种变电站无人机巡检航线规划方法，其特征在于，所述对每个子区域的区域内航线进行航线安全检查，包括：

通过空间分析算法计算每个子区域的区域内航线与子区域内所有设备之间的距离；

判断所述距离是否小于预设安全阈值；若是，则检查结果不合格；若否，则检查结果合格。

6.根据权利要求1所述的一种变电站无人机巡检航线规划方法，其特征在于，所述根据所有子区域的所述区域内安全通道规划各个子区域间的跨区域安全通道，包括：

统计所有子区域的区域内安全通道中所含航点的高度，并在最高航点的高度基础上增加预设高度作为所述跨区域安全通道中所有航点的高度；所述跨区域安全通道对应每个子区域有两个航点；

将各个子区域的区域内安全通道的首尾航点的平面坐标作为所述跨区域安全通道对应每个子区域的两个航点的平面坐标；

按照子区域分布将所述跨区域安全通道中所有航点依次连接，生成跨区域安全通道。

7.根据权利要求1所述的一种变电站无人机巡检航线规划方法，其特征在于，所述根据所述巡检航线模型数据及所述变电站的巡检计划，生成动态巡检航线，包括：

根据所述变电站的巡检计划，在所述巡检航线模型数据中选取若干个巡检点位；

将选取的若干个巡检点位所属子区域沿所述跨区域安全通道进行排序，并对位于同一子区域内被选的巡检点位沿对应子区域的区域内安全通道进行排序；

从所述跨区域安全通道开始飞行，在到达第一子区域时，按顺序对所述第一子区域内被选的巡检点位进行巡检，直至巡检完所述第一子区域内所有被选的巡检点位，继续沿所述跨区域安全通道飞行，并按顺序对第二子区域内被选的巡检点位进行巡检；

直至遍历巡检完所有的子区域，统计飞行路线，并生成动态巡检航线。

8.根据权利要求7所述的一种变电站无人机巡检航线规划方法，其特征在于，所述在到达第一子区域之后，包括：

从所述跨区域安全通道下降至所述第一子区域的区域内安全通道飞行；并在到达所述第一子区域的第一巡检点位在所述第一子区域的区域内安全通道的对应位置时，从所述第一子区域的区域内安全通道下降至所述第一子区域的第一巡检点位所在的区域内航线进行巡检。

9.根据权利要求7所述的一种变电站无人机巡检航线规划方法，其特征在于，所述按顺序对所述第一子区域内被选的巡检点位进行巡检，包括：

判断所述第一子区域内的第一巡检点位与第二巡检点位是否相邻，

若是，则在结束所述第一巡检点位的巡检任务后，直接飞行至所述第二巡检点位进行巡检；

若否，则在结束所述第一巡检点位的巡检任务后，飞行至所述第一子区域的区域内安全通道，并在到达所述第二巡检点位在所述第一子区域的区域内安全通道的对应位置时，下降至所述第二巡检点位所在的区域内航线进行巡检；

按照顺序对所述第一子区域内被选的巡检点位进行判断，并根据判断结果对巡检点位进行巡检，直至遍历巡检完所述第一子区域内所有被选的巡检点位。

10.一种变电站无人机巡检航线规划***，其特征在于，包括：

子区域划分模块，用于获取巡检区域内变电站的三维点云数据，并根据设备间隔在所述三维点云数据中将所述变电站划分为若干个子区域；

对应航点生成模块，用于提取所述三维点云数据中各个子区域内的巡检点位，并基于所述巡检点位生成对应的航点；

区域航线规划模块，用于根据所述航点规划各个子区域的区域内航线和区域内安全通道，并根据所有子区域的所述区域内安全通道规划各个子区域间的跨区域安全通道；

模型数据生成模块，用于根据所述跨区域安全通道、各个子区域内的所述区域内安全通道和所述区域内航线，生成巡检航线模型数据；

动态航线生成模块，用于根据所述巡检航线模型数据及所述变电站的巡检计划，生成动态巡检航线。